本发明专利技术公开了航空发动机轴承早期故障的诊断方法、装置、系统和介质，诊断方法，包括获取航空发动机轴承的声发射信号的短时均方根；根据短时均方根判断航空发动机轴承是否存在故障，若存在故障，则对短时均方根进行傅里叶变换以获取频谱；根据频谱中的目标谱峰判断是否存在航空轴承早期故障，目标谱峰为与航空发动机轴承的特征频率和特征频率的分频、倍频对应的谱峰本发明专利技术提出了利用声发射传感器实现航空轴承早期故障信号的采集监测方案，并基于短时均方根分析和傅里叶变换相结合的方式，降低虚警率，增加诊断结果的可信度。增加诊断结果的可信度。增加诊断结果的可信度。
【技术实现步骤摘要】
航空发动机轴承早期故障的诊断方法、装置、系统和介质
[0001]本专利技术属于航空发动机轴承早期故障的诊断
，尤其涉及一种航空发动机轴承早期故障的诊断方法、装置、系统和介质。
技术介绍
[0002]目前主要通过振动信号来监测航空轴承故障，而振动传感器的频响范围低，一般都在10kHz(千赫兹)以内，不能有效的监测到轴承早期损伤时发生的声发射信号，声发射信号一般都在20kHz以上。
[0003]现有的专利和文献普遍都是对振动信号通过不同的微弱信号增强的方法来提高信噪比，实现轴承早期故障诊断。这些“早期”其实都是已经能在振动信号中表征，利用振动传感器能够捕捉，只是信号微弱，淹没在噪声中而已，而本文提到的早期故障是振动传感器无法捕捉的高频信号，一般都在20kHz以上。
[0004]专利申请CN108645620公开了一种利用振动信号来实现滚动轴承早期故障诊断方法，基于信息熵和多尺度形态学的方法来实现轴承的早期故障诊断。
[0005]专利申请CN112182912公开了一种利用振动信号来实现轴承早期故障诊断方法，基于奇异值与图论特征融合的方法来实现轴承早期故障诊断。
[0006]专利申请CN110926812公开了一种基于声发射的滚动轴承单故障识别的方法，该专利是利用自由场传声器的光纤传感器来获取声场阵列，与本文所述的声发射信号不同。
[0007]其他领域在声发射技术应用中，主要通过参数分析的方法来实现早期故障的监测，比如振铃计数、事件计数、持续时间等，通过这些参数只能监测设备是否存在故障，无法诊断出故障的类型。
技术实现思路
[0008]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中航空发动机轴承早期故障诊断只能监测设备是否存在故障，无法诊断出故障的类型的缺陷，提供一种航空发动机轴承早期故障的诊断方法、装置、系统和介质。
[0009]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0010]本专利技术提供一种航空发动机轴承早期故障的诊断方法，包括以下步骤：
[0011]S1、获取航空发动机轴承的声发射信号的短时均方根；
[0012]S2、根据短时均方根判断航空发动机轴承是否存在故障，若存在故障，则对短时均方根进行傅里叶变换以获取频谱；
[0013]S3、根据频谱中的目标谱峰判断是否存在航空轴承早期故障，目标谱峰为与航空发动机轴承的特征频率和特征频率的分频、倍频对应的谱峰。
[0014]较佳地，步骤S1包括：
[0015]将预设周期对应的声发射信号按时间先后划分成若干信号段，分别获取每一个信号段的均方根以得到信号段对应的短时均方根。
[0016]较佳地，根据以下公式获取短时均方根：其中，x
rms
(n)表征短时均方根，x
i
表征信号段的第i个采样数据，L2表征信号段的采样数据的总数量。
[0017]较佳地，步骤S2包括：
[0018]获取声发射信号对应的状态指标，状态指标为声发射信号对应的异常信号段的数量，异常信号段为对应的短时均方根大于第一阈值的信号段；
[0019]如果状态指标大于第二阈值，则存在航空轴承早期故障。
[0020]较佳地，步骤S2还包括：根据以下公式对短时均方根进行傅里叶变换，
[0021]k＝0,1,
…
,N
‑
1，N表征所述预设周期对应的所述信号段的总数量。
[0022]较佳地，L2＝T2*Fs，T2表征信号段对应的时间长度，Fs为声发射信号的采样频率。
[0023]本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现本专利技术的航空发动机轴承早期故障的诊断方法。
[0024]本专利技术还提供一种航空发动机轴承早期故障的诊断装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现本专利技术的航空发动机轴承早期故障的诊断方法。
[0025]本专利技术还提供一种航空发动机轴承早期故障的诊断系统，包括声发射传感器和本专利技术的航空发动机轴承早期故障的诊断装置；
[0026]声发射传感器设置于航空发动机的轴承座上以获取声发射信号，并将声发射信号传输至诊断装置。
[0027]较佳地，声发射传感器的数量为若干个。
[0028]本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术提出了利用声发射传感器实现航空轴承早期故障信号的采集监测方案，并基于短时均方根分析和傅里叶变换相结合的方式，降低虚警率，增加诊断结果的可信度。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的实施例1的航空发动机轴承早期故障的诊断方法的民用航空发动机的支撑结构示意图。
[0030]图2为本专利技术的实施例1的航空发动机轴承早期故障的诊断方法的采用的诊断系统的结构示意图。
[0031]图3为本专利技术的实施例1的航空发动机轴承早期故障的诊断方法的流程图。
[0032]图4为本专利技术的实施例1的航空发动机轴承早期故障的诊断方法的一种健康轴承的声发射信号时域波形图。
[0033]图5为本专利技术的实施例1的航空发动机轴承早期故障的诊断方法的一种存在早期故障的轴承的声发射信号时域波形图。
[0034]图6为本专利技术的实施例1的航空发动机轴承早期故障的诊断方法的一种健康轴承的声发射信号的短时均方根图。
[0035]图7为本专利技术的实施例1的航空发动机轴承早期故障的诊断方法的一种轴承早期
故障时声发射信号的短时均方根图。
[0036]图8为本专利技术的实施例1的航空发动机轴承早期故障的诊断方法的一种健康轴承的声发射信号的频谱图。
[0037]图9为本专利技术的实施例1的航空发动机轴承早期故障的诊断方法的一种轴承早期故障时的声发射信号的频谱图。
[0038]图10为本专利技术的实施例3的航空发动机轴承早期故障的诊断装置的结构示意图。
[0039]图11为本专利技术的实施例3的航空发动机轴承早期故障的诊断系统的结构示意图。
具体实施方式
[0040]下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。
[0041]实施例1
[0042]本实施例提供一种航空发动机轴承早期故障的诊断方法。典型民用航空发动机的支撑结构示意图如图1所示，其包括风扇转子101、低压轴102、高压轴103、低压轴轴承座104、高压轴轴承座106。航空主轴承位于轴承座内。
[0043]该航空发动机轴承早期故障的诊断方法基于一诊断系统实现。参照图2，该诊断系统包括诊断装置和对应设置在每个轴承座上安装声发射传感器。此处以5个声发射传感器为例进行说明，5个声发射传感器分别为1号声发射传感器、2号声发射传感器、3号声发射传感器、4号声发射传感器、5号声发射传感器。诊断装置包括处理器201、存储器202，存储器上存储有计算机程序，该计算机程序可在处理器上运行，处理器执行该计算机程序时实现本实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种航空发动机轴承早期故障的诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取所述航空发动机轴承的声发射信号的短时均方根；S2、根据所述短时均方根判断所述航空发动机轴承是否存在故障，若存在故障，则对所述短时均方根进行傅里叶变换以获取频谱；S3、根据所述频谱中的目标谱峰判断是否存在航空轴承早期故障，所述目标谱峰为与所述航空发动机轴承的特征频率和所述特征频率的分频、倍频对应的谱峰。2.如权利要求1所述的航空发动机轴承早期故障的诊断方法，其特征在于，步骤S1包括：将预设周期对应的所述声发射信号按时间先后划分成若干信号段，分别获取每一个所述信号段的均方根以得到所述信号段对应的所述短时均方根。3.如权利要求2所述的航空发动机轴承早期故障的诊断方法，其特征在于，根据以下公式获取所述短时均方根：其中，x
rms
(n)表征所述短时均方根，x
i
表征所述信号段的第i个采样数据，L2表征所述信号段的采样数据的总数量。4.如权利要求3所述的航空发动机轴承早期故障的诊断方法，其特征在于，步骤S2包括：获取所述声发射信号对应的状态指标，所述状态指标为所述声发射信号对应的异常信号段的数量，所述异常信号段为对应的所述短时均方根大于第一阈值的所述信号段；...
【专利技术属性】
技术研发人员：凡非龙，曹明，魏芳，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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